باتری های قابل شارژ در تجهیزات همراه

●اشاره :
كاربرد روزافزون تجهیزات دیجیتال قابل حمل مانند دوربین‌های دیجیتالی، پخش‌كننده‌های موسیقی و امثال آن‌ها كه انرژی الكتریكی مورد نیاز خود را از باتری‌های استاندارد تأمین می‌كنند، استفاده‌كنندگان این قبیل تجهیزات را به استفاده از انواع قابل شارژ مجدد این باتری‌ها تشویق می‌نماید كه خرید آگاهانه آن‌ها مستلزم شناخت گزینه‌های موجود در بازار می‌باشد. علاوه بر این، استفاده بهینه و نگهداری صحیح، شرط ماندگاری طولانی این گونه از باتری‌ها می‌باشد. در ادامه سعی داریم با تشریح گونه‌های متداول و تفاوت‌های آن‌ها با یكدیگر، راهنمای مناسبی جهت خرید و به كارگیری این گونه باتری‌ها فراهم آوریم.اصولاً وقتی صحبت از باتری‌های با اندازه استاندارد می‌شود، بلافاصله به یاد باتری‌های قلمی و نیم‌قلمی یا اگر بخواهیم دقیق‌تر باشیم، اندازه‌های AA و AAA می‌افتیم. اساساً سه فرم سیلندری، دگمه‌ای و كتابی (یا بلوكی) برای باتری‌های استاندارد وجود دارد. انواع دگمه‌ای در ابزارهای كوچك مانند ساعت‌های مچی و ماشین حساب‌های جیبی كاربرد فراوان دارند. باتری‌های كتابی ۹ ولتی در تجهیزات كنترل از راه دور و برخی مصارف خاص كاربرد دارند و انواع سیلندری كه متداولترین نوع می‌باشند در طیف وسیعی از تجهیزات الكتریكی از ساعت‌های دیواری و چراغ قوه‌ها گرفته تا پخش‌كننده‌های ۳MP و دوربین‌های دیجیتالی به كارگرفته می‌شوند. جدول ۱ خلاصه‌ای از ابعاد باتری‌های سیلندری‌شكل را نشان می دهد.
به لحاظ فناوری به كارگرفته شده، سه گونه اصلی از باتری‌های قابل شارژ در دسترس هستند:
۱) باتری‌های لیتیومیون (Li-Ion)
۲) باتری‌های نیكلكادمیوم (NiCd)
۳) باتری‌های نیكلمتال هیدراد (NiMH)
باتری‌های قابل شارژ استاندارد، عموماً از نوع NiCd یا NiMH می باشند. انواع NiMH به دلایل مزایای آشكار، به سرعت در حال گسترش و جایگزینی با انواع قدیمی‌تر NiCd می‌باشند. انواع LiIon كه دارای بهترین نسبت كارآیی به وزن می‌باشند، به دلیل گران بودن در موارد خاص همچون تلفن‌های همراه و كامپیوترهای كیفی كاربرد دارند. ولتاژ باطری‌های سیلندری‌شكل عموماً برابر با ۱.۵ ولت می‌باشد كه در انواع قابل شارژ NiCd و NiMH كمی كمتر از این مقدار و برابر با ۲/۱ ولت است، از طرفی وزن انواع قابل شارژ بین ۳۰ تا ۴۰ درصد بیشتر است.
●باتری‌های NiMH
ارتفاع(mm) قطر (mm) اندازه‌باتری
۴۰.۲ ۸.۴ AAA
۴۴.۵ ۱۰.۵ AA
۲۸.۰ ۱۱.۵ N
۱۷.۵ ۱۴.۲ ۱.۳AA
۳۰.۰ ۱۴.۲ ۱.۲AA
۵۰.۰ ۱۴.۲ AA
۶۴.۵ ۱۷.۰ ۵.۴AA
۲۸.۵ ۱۷.۰ ۲A
۴۳.۰ ۱۷.۰ ۴.۵A
۵۰.۰ ۱۷.۰ A
۶۷.۰ ۱۷.۰ ۴.۳A
۳۴.۰ ۲۳.۰ ۴.۵Cs
۴۳.۰ ۲۳.۰ Cs
۲۴.۰ ۲۶.۰ ۱.۲C
۳۷.۰ ۳۳.۰ ۱.۲D
۴۳.۴ ۳۳.۰ ۲.۳D
۵۸.۰ ۳۳.۰ D
۹۱.۲ ۳۳.۰ F
۸۹.۱ ۴۱.۴ SF
۱۵۰.۰ ۳۲.۰ J
●ابعاد استاندارد باطری‌های سیلندری
در حال حاضر اولین گزینه برای هر خریدار در انتخاب یك باتری قابل شارژ، انوع NiMH می‌باشد، كما این‌كه از حدود پنج سال گذشته فرآیند جایگزینی این گونه با انواع قدیمی‌تر ‌ NiCd آغاز گردیده است. باتری‌های NiMH دارای مزایای بسیاری هستند كه در ادامه به برخی از مهمترین آن‌ها اشاره می كنیم: ‌ظرفیت این باتری‌ها به مراتب بیشتر از انواع قدیمی‌تر است. در حال حاضر باتری‌های NiMH اندازه AA با ظرفیت‌های فراتر از ۲۰۰۰ میلی آمپرساعت (MAh) وارد بازار شده‌اند و مطالعه و تحقیق برای ساخت مدل‌هایی با ظرفیت بیشتر ادامه دارد. باتری‌های NiMH نسبت به باتری‌های آلكالاین نیز از ظرفیت بیشتری برخوردارند و به خصوص در كاربردهای پرمصرف همچون دوربین‌های دیجیتال مدت سرویس‌دهی بیشتری را با هر بار شارژ كامل فراهم می‌كنند. بسیاری از شركت‌های سازنده مدعی هستند كه باتری‌های NiMH ساخت آن‌ها در هر بار شارژ تا چهار یا پنج برابر یك باتری آلكالاین كارایی دارد، كه البته این مقدار به عوامل بسیاری چون ظرفیت باطری، نحوه شارژ آن و نوع كاربرد بستگی دارد.
‌●‌ در ابتدا هزینه بالاتر مانع استفاده گسترده از باتری‌های NiMH بود، ولی فرآیند كاهش قیمت در پنج سال گذشته این هزینه را به مقدار معقولی رسانده است. در حال حاضر قیمت تقریبی این گونه تنها ۲۰ درصد بیشتر از NiCd می‌باشد این در حالی است كه قیمت باتری‌های LiIon در حدود دو برابر این مقدار است.
● شاید بزرگترین مزیت باتری‌های NiMH در عدم وجود مشكل <اثر حافظه> (Memory effect) در آن‌ها باشد. این اثر به زبان ساده افت تدریجی ولتاژ و ظرفیت در اثر عدم تخلیه كامل باتری پیش از شارژ مجدد آن می‌باشد، بنابراین استفاده‌كنندگان این گونه باتری‌ها نگرانی از بابت این مشكل ندارند.
‌●‌ ولتاژ باتری‌های قابل شارژ در بیشتر زمان كاركرد در حد ۲/۱ ولت باقی می‌ماند، كه جریان یكدستی را فراهم می‌كند. در‌صورتی‌كه ولتاژ باتری‌های آلكالاین از مقدار ۵/۱ ولت شروع شده و تا كمتر از ۱ ولت كاهش می یابد.
‌●‌ باتری‌های NiMH فاقد ماده كادمیوم می‌باشند كه در انواع NiCd كاربرد دارد. این ماده فلزی بسیار سمی و مخرب محیط زیست است، بنابراین باتری‌های NiMH پاك‌تر نیز می‌باشند.
● حداكثر دفعات شارژ برای باتری‌های NiMH تا ۱۰۰۰ نوبت است، كه بسیار بیشتر از سایر انواع باتری‌های قابل شارژ می‌باشد. برای مقایسه به جدول ۲ توجه فرمایید.
در مقابل نقاط منفی اندكی در مورد باتری‌های NiMH وجود دارد. همان‌طور كه اشاره شد، قیمت تقریبی آن‌ها هنوز ۲۰درصد بیشتر از مدل‌های قدیمتر NiCd می‌باشد. همچنین زمان شارژ و تخلیه مجدد آن‌ها كمی بیشتر از انواع دارای كادمیوم است. این موضوع در برخی تجهیزات خاص، مزیتی برای باتری‌های NiCd به حساب می آید، برای مثال در پیچ‌گوشتی‌های برقی كه سرعت دوران بالایی دارند به سرعت تخلیه بالا در باتری نیازمندند، انواع NiCd دارای مزیت نسبی هستند.
●نحوه استفاده و نگهداری باتری‌های NiMH
نوع باتری قابل شارژ Li-lon NiCd NiMH
حداكثرdc ولتاژ ۱.۲ ۱.۲ ۳.۶
دفعات شارژ ۵۰۰تا۱۰۰۰ ۳۰۰ تا ۵۰۰ ۳۰۰ تا ۴۰۰
نسبت قیمتی ۱۰۰% ۸۰% ۲۰۰%مقایسه مشخصات سه نوع متداول باتری های قابل شارژ
اولین موضوعی كه باید به خاطر داشته باشید، نحوه صحیح شارژ و تخلیه باطری‌هایتان می باشد. شارژ بیش از اندازه باتری‌های NiMH می‌تواند صدمات جبران‌ناپذیری به آن‌ها وارد كند. بنابراین حتی‌المقدور از شارژرهایی استفاده كنید كه دارای مدار كنترل شارژ می‌باشند. انواع پیشرفته، مجهز به پردازنده كنترلی هستند، ولی مدل‌های ساده‌تر از نوعی تایمر برای قطع خودكار شارژ برخوردارند.رابطه مستقیم زمان شارژ و افزایش حرارت را نشان می دهد. در حال حاضر مدل‌هایی از شارژرها موسوم به سریع (Fast) یا خیلی سریع (Ultra Fast) وارد بازار شده‌اند. این مدل‌ها تنها در صورتی توصیه می‌شوند كه دارای مدار كنترل‌كننده مطمئنی باشند كه در غیر این صورت به احتمال زیاد، باتری‌هایتان را كباب شده تحویل خواهید‌گرفت! در هر صورت فرمول ساده‌ای برای محاسبه زمان شارژ وجود دارد. كافیست ظرفیت باطریتان را بر حسب MAh بر توان شارژر با همان واحد تقسیم نمایید و ۲۰درصد به نتیجه حاصل اضافه كنید تا زمان شارژ بهینه بر حسب ساعت به دست‌آید. برای مثال زمان لازم برای شارژ یك باتری NiMH اندازه AA با ظرفیت ۲۰۰۰MAh در یك شارژر با توان ۲۰۰MAh برای همان سایز باطری، در حدود ۱۲ ساعت می‌باشد.
البته در مورد زمان شارژ استثنائی وجود دارد كه توجه به آن اهمیت زیادی دارد، باتری‌هایی كه به تازگی خریداری شده‌اند، به دلیل زمان نسبتاً زیاد نگهداری در شرایط انبار، معمولاً زمان بیشتری برای شارژ لازم دارند و تنها بعد از دو یا سه بار شارژ و تخلیه به حداكثر توان خود می‌رسند، بنابراین اگر باتری جدیدتان در ابتدا كارآیی مورد انتظار را نشان نمی‌دهد، جای نگرانی نیست. در بسیاری از شارژرهای موجود در بازار، دو یا چهار كانال شارژ وجود دارد كه امكان شارژ همزمان را برای تعدادی باتری را فراهم می‌كند. در مدل‌های ارزان‌تر برای هر دو یا چهار كانال تنها یك كنترل‌كننده وجود دارد كه در این‌صورت استفاده‌كننده نمی‌تواند یك باتری را به صورت جداگانه شارژ كند. در این صورت باید دقت شود تمام باتری‌های قرار گرفته داخل شارژر در یك وضعیت قرار داشته باشند، چرا كه در غیر این‌صورت امكان شارژ بیش از حد یكی از باتری‌ها وجود دارد. البته در مدل‌هایی كه برای هر كانال به صورت جداگانه دارای كنترل‌كننده می باشند، این مشكل وجود ندارد.
به یاد داشته باشید كه باتری شارژ شده به‌طور روزانه مقداری از توان خود را از دست می دهد. میانگین تقریبی این افت توان روزانه یك درصد می‌باشد. به عبارت دیگر پس از تقریباً سه ماه و بدون استفاده از باتری‌هایتان، نیاز به شارژ مجدد آن‌ها دارید. البته با نگهداری باتری در یك محیط خنك می توان این فرآیند را تاحدودی آهسته نمود. بسیاری از انواع شارژها دارای حالت شارژ خفیف (Trickle mode) هستند، كه معمولاً به صورت خودكار و پس از شارژ كامل باتری‌ها فعال می شود. در این حالت جریان ضعیفی به صورت پیوسته و یا متناوب به باتری‌ها اعمال می شود، این جریان تنها در حدی است كه توان باتری را در حالت حداكثر حفظ كند. البته در هر حال بهتر است برای مدت طولانی (مثلاً بیش از یك ماه) از این قابلیت استفاده نكنید. همان‌طور كه پیشتر اشاره شد، در حالی‌كه ولتاژ یك باتری معمولی در حد ۵/۱ ولت است، ولتاژ یك باتری NiMH برابر با ۲/۱ ولت می‌باشد، این مقدار برای اغلب كاربردها كافی است و تنها در برخی از موارد كه مقدار ولتاژ روی كارآیی تأثیر مستقیم دارد (برای مثال در چراغ قوه و یا رادیوهای قابل حمل)، این تفاوت آشكار می شود، البته در هر حال به دلیل افت طبیعی توان باتری‌های شارژی، استفاده از آن‌ها در كاربردهای طولا‌نی مدت (مانند ساعت‌های دیواری) یا اضطراری (مانند چراغ قوه) توصیه نمی‌شود. در این موارد استفاده از یك باتری آلكالاین و یا حتی باتری‌های قدیمی‌تر Heavy Duty نتیجه بهتری دارد.نكته آخر این‌كه همواره از شارژرهای خاص باتری‌های NiMH، جهت شارژ این باتری‌ها استفاده كنید .منحنی شارژ باتری‌های NiMH خاص خودشان می‌باشد و بهترین كارآیی تنها در صورت استفاده از شارژر مخصوص آن‌ها حاصل می گردد. استفاده از شارژرهایی كه ادعای شارژ هر دو نوع NiMH و NiCd را دارند، توصیه نمی‌شود. این مدل‌ها معمولاً همان انواع ساده‌تر NiCd می‌باشند كه تغییرات جزیی داشته‌اند و از كیفیت مناسبی برخوردار نیستند. و اما سخنی با آن دسته از خوانندگانی كه از استفاده‌كنندگان باتری‌های معمولی (غیرقابل شارژ) یا به عبارت دیگر یكبارمصرف می باشند. می‌توان كاربردهای یك باتری را در دو گروه پرمصرف و كم‌مصرف دسته‌بندی كرد. كاربردهای پرمصرف مانند دوربین‌های دیجیتال و پخش‌كننده‌های ۳ MP مستلزم به كارگیری باتری‌های نوع آلكالاین و در صورت امكان انواع پیشرفته آن كه با عناوینی همچون Ultra یا MAX مشخص می‌شوند (استانداردی در مورد این گونه عناوین وجود ندارد)، می‌باشند. البته انواع قابل شارژ در هر صورت گزینه‌های بهتری هستند. در مقابل در كاربردهای كم مصرف كه توان اندكی را در مدت طولانی طلب می‌كنند، می‌توان از باتری‌های عادی (غیر آلكالاین)، با توجه به بهای اندك آن‌ها بهره‌ گرفت. الزامی وجود ندارد كه از یك باتری نسبتاً گران آلكالاین در یك ساعت دیواری استفاده شود. بنابراین باید توجه داشت كه نوع كاربرد، باتری مطلوب را مشخص می‌كند و در بسیاری از مواقع، انتخاب باطری، از طریق تجربه و امتحان حاصل می‌شود. اما چند توصیه مفید برای این گروه از استفاده‌كنندگان جهت بهره‌گیری بهینه از توان باتری‌هایشان:
۱) انرژی الكتریكی حاصل از یك باطری، یكی از گرانترین انواع انرژی‌های موجود در جهان است. با ‌انرژی یك باتری AA فقط می‌توان تا ده فنجان آب را به جوش آورد كه در مقایسه با انرژی الكتریكی موجود در منازل، بسیار گرانتر است. بنابراین در مصرف آن دقت كنید.
۲) به هیچ وجه از باتری‌هایی گوناگون با توان باقی‌مانده متفاوت در كنار یكدیگر استفاده نكنید.
۳) اگرچه ثابت شده كه بر خلاف تصور عموم، نگهداری باتری‌ها در یخچال تأثیر چندانی بر افزایش طول عمر آن‌ها ندارد، اما در هر حال گرما عامل مخربی است. بنابراین از نگهداری دراز مدت باتری‌ها در محیط‌های گرمی همچون داخل ماشین، پرهیز كنید.
۴) نگهداری باتری‌ها به صورت رها‌شده در كنار یكدیگر می‌تواند باعث تخلیه اتفاقی انرژی آن‌ها شود.

منبع : ماهنامه شبکه